Question

某小组利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案：

实验编号	H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	温度
浓度(mol·L－1)	体积(mL)	浓度(mol·L－1)	体积 (mL)
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

 

（1）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，KMnO₄转化为MnSO₄，每消耗1molH₂C₂O₄转移_______mol电子。为了观察到紫色褪去，H₂C₂O₄与KMnO₄初始的物质的量需要满足的关系为n(H₂C₂O₄)∶n(KMnO₄)≥______。

（2）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。

（3）实验①测得KMnO₄溶液的褪色时间为40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(KMnO₄)＝________mol·L^－1·min^－1。

（4）已知实验③中c(MnO₄^-)～反应时间t的变化曲线如下图。若保持其他条件不变，请在图中画出实验②中c(MnO₄^-)～t的变化曲线示意图。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）2　 2.5(或5:2)　   （2）②和③，　①和②　  （3）0.010

（4）

 

【解析】

试题分析：（1）高锰酸钾溶液与草酸反应的化学方程式为：2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + 10CO₂↑+ 8H₂O，反应中C的化合价由+3价升高到+4价，所以每消耗1molH₂C₂O₄转移2mol电子；为了观察到紫色褪去，则KMnO₄必须完全反应，从方程式可看出：n(H₂C₂O₄) n(KMnO₄)≥5∶2。（2）分析表中数据可看出，②和③两个实验仅温度不同，①和②两个实验仅草酸浓度不同，所以探究温度对化学反应速率影响的实验是②和③，探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是①和②。（3）用KMnO₄溶液表示的平均反应速率为：。（4）实验比较实验的反应温度低，则反应速率小，KMnO₄溶液褪色时间长，c(MnO₄^-)～t的变化曲线示意图见答案。

考点：考查外界条件对化学反应速率影响的实验设计、评价与表达，考查综合分析能力和图表处理能力。